【正文】 礦山安全技術(shù) （第五章 礦井火災(zāi)事故防治技術(shù)） 劉雙躍 13311130201 2/147 第五章 礦井火災(zāi)事故防治技術(shù) 第一節(jié) 概述 一、發(fā)生火災(zāi)的基本要素 二、礦井火災(zāi)的分類 三、火風(fēng)壓 四、礦井火災(zāi)的危害 五、礦井火災(zāi)統(tǒng)計(jì)分析 第三節(jié) 煤炭自燃 第四節(jié) 自燃火災(zāi)的預(yù)防 第五節(jié) 外因火災(zāi)防治的技術(shù)途徑 第六節(jié) 礦井火災(zāi)處理 第七節(jié) 礦井火災(zāi)的防治對策 第二節(jié) 礦井火災(zāi)致因 一、案例分析 二、火災(zāi)事故原因綜合分析 3/147 第一節(jié) 概述 ?礦井火災(zāi) —— ?凡發(fā)生在井下的火災(zāi)及發(fā)生在井口附近但危害到井下安全的 火災(zāi) 。 4/147 一、發(fā)生火災(zāi)的基本要素 引起火災(zāi)的基本要素歸納起來有以下三點(diǎn)： ①熱源 —— 具有一定溫度和足夠熱量的熱源才能引起火災(zāi)。 ?在礦井中煤的自燃、爆破作業(yè)、機(jī)械摩檫、電流短路、吸煙、燒焊等，都有可能成為引火的熱源。 ②可燃物 —— 可燃物的存在是火災(zāi)發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。 ?在礦井中，煤本身就是一個(gè)大量且普遍存在的可燃物。另外，坑木、各類機(jī)電設(shè)備、各種油料、炸藥等都具有可燃性。 ③氧氣 —— 燃燒是劇烈的氧化反應(yīng)。 任有可燃物盡管有熱源點(diǎn)燃，但缺乏足夠氧氣時(shí)，燃燒是不能持續(xù)的，所以氧氣供給是維持燃燒不可缺少的條件。 以上火災(zāi)發(fā)生的三要素必須是同時(shí)存在才會(huì)發(fā)生，相互結(jié)合、缺一不可。 5/147 一、發(fā)生火災(zāi)的基本要素 ?火災(zāi)發(fā)生的三要素必須是同時(shí)存在才會(huì)發(fā)生，相互結(jié)合、缺一不可。 點(diǎn)擊圖形連接 6/147 二、礦井火災(zāi)的分類 根據(jù)引起礦并火災(zāi)的火源不同，通常可將 礦井火災(zāi)分成兩大類： ?外部火源引起的礦井火災(zāi)，也叫 ① 外因火災(zāi) ； ?由于煤炭自身的物理化學(xué)性質(zhì)的內(nèi)在因素引起的火災(zāi)，也叫 ② 內(nèi)因火災(zāi) 。 7/147 二、礦井火災(zāi)的分類 ① 外因火災(zāi) — 又稱外源火災(zāi)，是指由于外來熱源，如明火、放糊炮、電焊、氣焊、在井下吸煙、人為縱火等原因造成的火災(zāi)。 ?井下電氣設(shè)備 因使用不當(dāng)或維修不及時(shí)而短路所產(chǎn)生的電弧火花也可引起礦井火災(zāi)； ?礦井瓦斯、煤塵的燃燒或爆炸 亦可以引燃井下可燃物而形成礦井火災(zāi)。 ?還有違章爆破 ，如用明火或用動(dòng)力線爆破、火藥變質(zhì)、放糊炮等都可能引起礦井火災(zāi)。 外因火災(zāi)的特點(diǎn)是： 外因火災(zāi) 一般容易發(fā)生在： 井口附近 井下機(jī)電硐室 采掘工作面 有電纜的木支架巷道處 突然發(fā)生 ，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，?？赡茚劤蓯盒允鹿?。 8/147 二、礦井火災(zāi)的分類 ② 內(nèi)因火災(zāi) —— 又稱 自然 火災(zāi)，是指由于一些 自燃物質(zhì) (主要是煤 )在一定條件或環(huán)境下 (如破碎后集中堆積，又有一定的風(fēng)流供給 )自身發(fā)生物理化學(xué)變化、積聚熱量從而導(dǎo)致著火而形成的火災(zāi)。 ?礦井內(nèi)因火災(zāi) ，大多發(fā)生在： ?采空區(qū)遺留的煤柱 ?破裂的煤壁 ?煤巷高冒處 ?浮煤堆積的地點(diǎn)。 礦井內(nèi)因火災(zāi)的特點(diǎn)： ?煤炭自燃發(fā)火有一個(gè)或長或短的 發(fā)展過程 ，易于 早期發(fā)現(xiàn)； ?但是，內(nèi)因火源隱蔽，往往發(fā)生在人們難以進(jìn)入的采空區(qū)或煤柱內(nèi)， 要想真正找到火源確非易事； ?因此，常常不能及時(shí)滅火，致使有的自然發(fā)火區(qū)可以 持續(xù) 數(shù)月、數(shù)年乃至數(shù)十年而不滅。 9/147 根據(jù)發(fā)火 地點(diǎn) 不同， 礦井火災(zāi)又可分為： ?井筒火災(zāi) ?巷道火災(zāi) ?采面火災(zāi) ?煤柱火災(zāi) ?采空區(qū)火災(zāi) ?硐室火災(zāi) 二、礦井火災(zāi)的分類 10/147 由于 燃燒物質(zhì) 的不同， 礦井火災(zāi)又可分為： ?機(jī)電設(shè)備火災(zāi) ?火藥燃燒火災(zāi) ?油料燃燒火災(zāi) ?坑木燃燒火災(zāi) ?瓦斯燃燒火災(zāi) ?煤炭燃燒火災(zāi) 二、礦井火災(zāi)的分類 11/147 根據(jù)發(fā)火 性質(zhì) 不同，礦井火災(zāi)還可分為： 原生火災(zāi) —— ?在原生火災(zāi)發(fā)展過程中，含有可燃物的 高溫?zé)熈?由于缺氧而未能完全燃燒，在排煙的道路上一旦與風(fēng)流匯合，很可能 再次燃燒。 次生或再生火災(zāi) —— ?次生火災(zāi)，是指由原生火災(zāi)而引起的火災(zāi)。 二、礦井火災(zāi)的分類 12/147 三、火風(fēng)壓 火風(fēng)壓的概念 ?井下發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由于高溫?zé)熈?流經(jīng) 有標(biāo)高差的井巷所產(chǎn)生的附加 風(fēng)壓 。 ?礦井中發(fā)生火災(zāi)時(shí)， 煙流 主要沿著原來的風(fēng)流方向移動(dòng)，火災(zāi)波及的范圍內(nèi)空氣溫度升高，形成與自然風(fēng)壓相同的 火風(fēng)壓 。 ?火風(fēng)壓 可以使巷道內(nèi)的 風(fēng)流逆轉(zhuǎn) ，使有毒有害氣體波及到臨近巷道，造成人員傷亡，還可以使通風(fēng)系統(tǒng)混亂，造成 瓦斯爆炸 。 13/147 三、火風(fēng)壓 ?控制 火風(fēng)壓，盡可能使之減小。 ?采用滅火，修筑臨時(shí)防火密閉墻， 加大供風(fēng)量，利用火源近的巷道將煙直接引入總風(fēng)道排至地面。 ?如圖 1所示。 圖 1 14/147 三、火風(fēng)壓 火風(fēng)壓的特性 （ l） 火風(fēng)壓 產(chǎn)生于煙流流過的有 高差 的傾斜或垂直巷道中； （ 2） 火風(fēng)壓 的作用 相當(dāng)于 在高溫?zé)熈髁鬟^的風(fēng)路上安設(shè)了一系列 輔助通風(fēng)機(jī) ； （ 3） 火風(fēng)壓 的作用方向總是 向上 。 15/147 風(fēng)流的紊亂形式 （ 1）旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn)。如圖 2所示。 （ 2）主干風(fēng)路煙流逆退。如圖 3所示。 圖 2 旁側(cè)支路風(fēng)流逆轉(zhuǎn) 圖 3 主干風(fēng)路煙流逆退 16/147 圖 4 火煙滾退示意圖 頂板 底板 三、火風(fēng)壓 （ 3）火煙滾退。如圖 4所示。 17/147 四、礦井火災(zāi)的危害 ?礦井火災(zāi)是煤礦五大自然災(zāi)害之一。 ?井下發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成煤炭資源損失、工程和設(shè)備粵壞、導(dǎo)致生產(chǎn)中斷，而且更為嚴(yán)重的是會(huì)直接威脅到礦工生命安全。 ?據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國煤礦礦井火災(zāi)事故以死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，火災(zāi)只占 %，排在各類災(zāi)害的最后； ?但在一次死亡 3人以上的各類事故中，以死亡人數(shù)計(jì)算，火災(zāi)事故卻占到 %，僅次于瓦斯事故、頂板事故和水害事故，位居第四 。 ?1961年 3月 16日，撫順礦務(wù)局勝利礦一次礦井火災(zāi)事故就有 110人 遇難。 18/147 礦井火災(zāi)的危害具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ①井下發(fā)生火災(zāi)后，產(chǎn)生大量的有害氣體 ? 高溫火煙中，一氧化碳、二氧化碳等有毒氣體會(huì)造成人員窒息、中毒，嚴(yán)重威脅著人的生命安全。 ②引起瓦斯、煤塵爆炸 ? 在有瓦斯、煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井，火災(zāi)不僅會(huì)直接導(dǎo)致瓦斯、煤塵爆炸，就是在處理火災(zāi)事故中也極易誘發(fā)瓦斯、煤塵爆炸事故，從而擴(kuò)大災(zāi)情。 ③產(chǎn)生火風(fēng)壓 ? 火風(fēng)壓，是指火災(zāi)產(chǎn)生的高溫?zé)熈髁鹘?jīng)有高差的井巷所產(chǎn)生的附加風(fēng)壓。 ? 火風(fēng)壓常會(huì)造成風(fēng)流紊亂，使某些井巷的風(fēng)流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致受災(zāi)范圍擴(kuò)大，容易使滅火人員陷人火區(qū)。 ④ 產(chǎn)生再生火源 ?熾熱含揮發(fā)性氣體的煙流與相接巷道新鮮風(fēng)流交匯后燃燒，使火源下風(fēng)側(cè)可能出現(xiàn)若干再生火源，使煤炭資源大量被燒毀或凍結(jié)，損壞機(jī)械設(shè)備。 ⑤造成經(jīng)濟(jì)損失 ?包括在火災(zāi)過程中燒毀的物質(zhì)、資源、設(shè)備，在救災(zāi)過程中所消耗的器材、物質(zhì)、人員工資以及因火災(zāi)停產(chǎn)、減產(chǎn)帶來的直接經(jīng)濟(jì)損失，還有因封閉火區(qū)不能啟封煤量所造成的經(jīng)濟(jì)損失，以及遇難人員的喪葬費(fèi)、家屬撫恤金、傷殘人員醫(yī)療費(fèi)等經(jīng)濟(jì)損失。 19/147 五、礦井火災(zāi)統(tǒng)計(jì)分析 全國煤礦礦井火災(zāi)事故 ?合計(jì)死亡人數(shù)為： 434人 ?占總死亡人數(shù)的： ％ 全國煤礦一次死亡 3人以上礦井火災(zāi)事故發(fā)生次數(shù)按企業(yè)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)所占比例為： ?國有重點(diǎn)： % ?國有地方： % ?鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦： % 全國煤礦一次死亡 10人以上礦井火災(zāi)事故發(fā)生次數(shù)按企業(yè)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)所占比例為： 國有重點(diǎn)： %； ?國有地方： % ?鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦： % 20/147 第二節(jié) 礦井火災(zāi)致因 一、案例分析 二、火災(zāi)事故原因綜合分析 21/147 一、案例分析 【 案例 1】 ?某礦井設(shè)計(jì)能力為 120萬 t/a，服務(wù)年限 90年，井田面積為，可采儲(chǔ)量 t。 ?煤種為 長焰煤和氣煤 ，適于發(fā)電和動(dòng)力用煤。 ?煤層發(fā)火期為 3～ 6月 ，煤塵爆炸指數(shù)為 %～ 43%，有煤塵爆炸危險(xiǎn)。 ?屬 高瓦斯礦井 ，有瓦斯爆炸危險(xiǎn)。 ?礦井采用豎井集中大巷開拓。 ?全礦有 2個(gè)生產(chǎn)采區(qū)、 5個(gè)采煤工作面、 9個(gè)掘進(jìn)隊(duì)。 ?開拓區(qū)為了加快南一采區(qū)北側(cè) 401工作面掘進(jìn) 03隊(duì) 施工的回風(fēng)巷和掘進(jìn)五隊(duì)施工的運(yùn)輸巷的速度，決定由開拓區(qū)機(jī)電隊(duì)在運(yùn)輸巷安裝一條 420m長的帶式輸送機(jī) ，代替礦車運(yùn)輸。 22/147 一、案例分析 ?事故當(dāng)天 (8月 23日 )白班，輸送機(jī)安裝完畢試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)拉緊裝置 的 5kW絞車電動(dòng)機(jī) 燒毀 ；帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后， 膠帶松弛打滑不能運(yùn)轉(zhuǎn) 。 ?下午 4點(diǎn)班，機(jī)電隊(duì)隊(duì)長派 一名電工 、 兩名鉗工 拿著5噸鏈?zhǔn)狡鹬貦C(jī)前去處理。 ?在調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn) 膠帶過長 ， 割斷 4m，然后用 5噸起重機(jī)代替拉緊裝置。 ?再試運(yùn)時(shí)發(fā)現(xiàn)膠帶還長，因沒有膠帶卡子遂交給下班處理，電、鉗工先后在 晚 6時(shí) 30分左右升井。 23/147 一、案例分析 ?晚 7時(shí)左右，掘進(jìn) 03隊(duì) 施工的回風(fēng)巷放完炮準(zhǔn)備出貨，發(fā)出信號要求開動(dòng)帶式輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)司機(jī)聽到信號后 開動(dòng)帶式輸送機(jī) ，不顧運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常而于 7時(shí) 10分擅自脫離生產(chǎn)崗位提前升井 。 ?在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中， 由于膠帶長、松弛， 5t起重機(jī)實(shí)際拉力不夠，帶式輸送機(jī)機(jī)頭主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)而膠帶 松弛打滑 ，致使 膠帶摩擦著火 。 ?由于機(jī)頭附近 無人 而造成火災(zāi)，很快將膠帶和巷道支護(hù)及周圍煤炭燃著，火焰熾烈如爐膛，巳無法進(jìn)入救人。 ?大量濃煙、有害氣體和高溫致使在距火點(diǎn) 500m處施工的 15名工人遇難 (見圖 5)。 24/147 圖 5 25/147 一、案例分析 事故原因分析 ①干部違章指揮 —— ?強(qiáng)令指派 未經(jīng)過培訓(xùn) 、 從未操作過 膠帶機(jī)的工人擔(dān)任帶式輸送機(jī)司機(jī)，也是造成這起事故的重要原因。 ② 開拓區(qū)的主要領(lǐng)導(dǎo)安全思想淡薄 —— ?施工和機(jī)電管理混亂，執(zhí)行規(guī)章制度不嚴(yán)，在膠帶移設(shè)、安裝、調(diào)試、使用過程中缺乏嚴(yán)密組織和具體要求，是這次事故的主要原因。 ③礦領(lǐng)導(dǎo)對職工安全教育不夠 —— ?培訓(xùn)抓得不力，自救器管理使用得不好，安全生產(chǎn)責(zé)任制不嚴(yán)，通訊設(shè)施不全，是這起事故擴(kuò)大的原因之一。 ④帶式輸送機(jī)司機(jī)嚴(yán)重違犯勞動(dòng)紀(jì)律、違反操作規(guī)程違章作業(yè) —— ?他在將不具備運(yùn)轉(zhuǎn)條件的帶式輸送機(jī)啟動(dòng)后擅離職守早升井。 ?因此，當(dāng)膠帶摩擦起煙后不能立即關(guān)閉電源停機(jī)排除故障，起火后又不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和撲救； ?著大火后也不能立即報(bào)警，結(jié)果耽誤了救災(zāi)時(shí)機(jī)以致釀成大禍。 26/147 一、案例分析 【 案例 2】 ?某礦設(shè)計(jì)能力為 10萬 t/a， 開采侏羅紀(jì)香溪煤系底部一煤層。 ?火災(zāi)區(qū)域的煤層傾向東南，傾角 75176。 ～ 80176。 ，煤厚 2～ 4m，煤種牌號屬 氣煤三號 ，原煤揮發(fā)分 42%左右，全硫 5%～ 6%，發(fā)熱量 2900～ 29260J/g。 ?煤層干燥易自燃，發(fā)火期 ～ 3個(gè)月 ，按 低瓦斯礦井 管理。 ?礦井開拓采用一立、一斜開拓方式。 ?立井是恢復(fù) 清朝年代 的老井， 176m以上的煤層已局部采空并遭到不同程度破壞斜井是接管的縣辦小煤窯。 27/147 一、案例分析 ?礦井在此基礎(chǔ)上開始新建，設(shè)計(jì)運(yùn)輸水平為 250m，回風(fēng)水平為 180m。 ?立井附近的東西兩翼開掘了一條與立井、斜井聯(lián)通的水平平巷，凈斷面 4m2，采用 木支護(hù) 。 ?建井期間采用 自然通風(fēng) 方式，斜井井口按設(shè)計(jì)安裝一臺(tái)95kW(55kW備用 )抽出式主要通風(fēng)機(jī)，未投入使用。 ?礦井原定于 5月 1日投產(chǎn)，為了布置投產(chǎn)工作面， 4月初在對東段老 火區(qū) 未進(jìn)行取樣化驗(yàn)、不能證明火已經(jīng)熄滅情況下，就布置在東段沿煤層開鑿 90m通至 75m的 通風(fēng)立眼 ，立眼周圍曾 3次發(fā)生冒落， 煤溫很高 ，但均未引起重視。 28/147 一、案例分析 ?當(dāng)井口安全員向井口領(lǐng)導(dǎo)反映 立眼 溫度高、有煤油味時(shí)， 礦領(lǐng)導(dǎo)沒有采取措施 。 ?4月 26日 38時(shí)，井下值班人員又一次反映溫度高、 立眼 冒煙、有煤油味。 ?井口和礦上管安全的領(lǐng)導(dǎo)決定 啟動(dòng)主要通風(fēng)機(jī)降溫 。 ?主要通風(fēng)機(jī) 于 21時(shí) 10分運(yùn)轉(zhuǎn)。 ?主要通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，上述領(lǐng)導(dǎo)離開了井口。 ?此后工人又向施工領(lǐng)導(dǎo)反映 立眼 冒煙，隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)找了礦技術(shù)員和安全員。 ?23時(shí)左右，礦技術(shù)員、安全員和施工隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)到現(xiàn)場觀察，冒煙點(diǎn) 位于通風(fēng)立眼中部、離 90m平巷 7～ 8m高的老巷位置。 29/147 一、案例分析 ?此時(shí)煙還不大，看不見明火，隨即安排停風(fēng)，在 75m平巷口和冒煙點(diǎn)下部各打一道黃泥密閉 (因事故發(fā)生，密